随着人类对太空探索的不断深入,空间机械臂作为一个操作工具起到着十分重要的作用。在复杂且未知的太空领域,空间机械臂能够帮助人类完成许多高危任务,而且也能够提高工作的效率。正因为空间机械臂有着许多优点,所以对空间机械臂的研究投入逐渐加大。本课题为了保证空间站系统以及空间机械臂安全可靠的工作,对空间机械臂碰撞检测技术进行了研究。首先,对空间机械臂进行了运动学研究。利用空间机械臂构型和关节角度变化,对空间机械臂建立正运动学模型,获得机械臂末端的位置和姿态。并采取矢量积法在速度层面求解雅可比矩阵。采用改进的伪逆法结合投影梯度法对空间机械臂进行逆运动学分析,并在Simulink模块中建立仿真模型进行验证。其次,研究了基于球体与胶囊体的空间机械臂在轨碰撞检测。针对空间机械臂嵌入式系统的在轨有限资源约束与实时性要求,建立了空间机械臂和空间站的包络模型,基于球体与胶囊体相交测试算法提出了一种空间机械臂在轨快速碰撞检测方法。基于空间机械臂运动学更新碰撞模型位置,并针对不同情况优化碰撞检测对,编写程序对实时性要求进行测试。定义了物体外形逼近程度的指标,对空间机械臂和空间站建立的包络模型进行了精度分析。然后,研究了基于球扫掠凸体的空间机械臂地面高精度碰撞检测。对机械臂和空间站建立球扫掠凸体的模型,保证较高精度。基于空间机械臂运动学更新碰撞模型位置,构建和优化碰撞检测对,应用GJK算法获得每个碰撞对的最短距离,为后续仿真做准备工作。最后,进行了空间机械臂碰撞检测的相关仿真。采用Open Inventor结合Visual Studio搭建仿真软件环境,分析了空间机械臂自身碰撞,对基于球体与胶囊体包围盒的空间机械臂在轨碰撞检测和基于GJK算法的空间机械臂地面碰撞检测进行了仿真验证。并给出货盘搬运任务,规划相关路径进行运动仿真。